"ז תשס – בחשמל 2 מתכונת

‫מתכונת ‪ 2‬בחשמל – תשס"ז‬
‫פתור ‪ 3‬מהשאלות ‪ – 1-5‬לכל שאלה ‪.33%‬‬
‫חומר עזר מותר – מחשבון ונוסחאון של בגרות‪.‬‬
‫משך הבחינה ‪ 105‬דקות‪.‬‬
‫שאלה מספר ‪1‬‬
‫לפניך שרטוט המתאר את מהלכה של קרן אלקטרונים העוברת בין שני לוחות קבל אופקיים‪ .‬המתח‬
‫בין לוחות הקבל הוא ‪ ,V‬אורך לוחות הקבל הוא ‪ . l‬הקרן נכנסת לקבל בכיוון אופקי וסוטה מכיוונה‪,‬‬
‫כך שבצאתה מהקבל הסטייה האנכית שלה מכיוונה ההתחלתי היא ‪. y‬‬
‫א‪ .‬מגדילים את המתח בין לוחות הקבל ל‪ .2V -‬באיזו מידה משתנה‪:‬‬
‫‪ .1‬הכוח הפועל על אלקטרון הנע בין הלוחות? )‪ 5‬נקודות(‬
‫‪ .2‬הזמן הדרוש לאלקטרון לעבור את המרחק ‪ 5) ? l‬נקודות(‬
‫‪ .3‬ההעתק האנכי ‪ 5) ? y‬נקודות(‬
‫ב‪ .‬קרן האלקטרונים הוחלפה בקרן של יונים חיוביים‪ .‬מצאו עתה שהסטייה '‪ y‬קטנה מאוד‪.‬‬
‫הצע שני שינויים במערכת הניסוי‪ ,‬אשר כל אחד מהם בנפרד יגרום להגדלת הסטייה '‪. y‬‬
‫)‪ 10‬נקודות(‬
‫ג‪ .‬עבור אחת מהצעותיך בסעיף ב'‪ ,‬חשב את גודל השינוי הדרוש על מנת להגדיל את הסטייה‬
‫'‪ y‬פי ‪ 8) .10‬נקודות(‬
‫שאלה מספר ‪2‬‬
‫המעגל המתוארבתרשים א' כולל סוללה שהכא"מ שלה ‪ε‬‬
‫וההתנגדותה הפנימית ‪ , r‬נגד קבוע ‪ , R0‬נגד משתנה ‪R‬‬
‫ומכשירי מדידה אידיאליים‪.‬‬
‫א‪ .‬בניסוי שעורכים במערכת זו מגדילים את התנגדות הנגד‬
‫המשתנה‪ . Rs ,‬האם כתוצאה מכך‪:‬‬
‫‪ (1‬המתח ‪ V2‬קטן או גדל? הסבר! )‪ 5‬נקודות(‬
‫‪ (2‬המתח ‪ V1‬קטן או גדל? הסבר! )‪ 5‬נקודות(‬
‫‪V1‬‬
‫‪V2‬‬
‫‪r‬‬
‫‪ε‬‬
‫‪Rs‬‬
‫‪A‬‬
‫‪R0‬‬
‫תרשים א'‬
‫‪1‬‬
‫ב‪ .‬משנים את התנגדות הנגד המשתנה‪ , Rs ,‬ומודדים את הזרם ‪ i‬במעגל ואת המתחים ‪ V1‬ו‪. V2 -‬‬
‫תוצאות המדידות מתוארות בתרשים ב' ובתרשים ג'‪.‬‬
‫‪v2‬‬
‫‪v1‬‬
‫‪30‬‬
‫‪24.5‬‬
‫‪24‬‬
‫‪25‬‬
‫‪23.5‬‬
‫‪23‬‬
‫)‪V1(volt‬‬
‫‪22‬‬
‫‪21.5‬‬
‫‪15‬‬
‫)‪V2(volt‬‬
‫‪22.5‬‬
‫‪20‬‬
‫‪10‬‬
‫‪21‬‬
‫‪20.5‬‬
‫‪5‬‬
‫‪20‬‬
‫‪0‬‬
‫‪19.5‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0.5‬‬
‫)‪i(Am p‬‬
‫)‪i(Am p‬‬
‫תרשים ג'‬
‫תרשים ב'‬
‫קבע על פי שני הגרפים‪:‬‬
‫‪ (1‬את הכא"מ ‪ . ε‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬
‫‪ (2‬את ההתנגדות הפנימית של הסוללה‪ . r ,‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬
‫‪ (3‬את ההתנגדות ‪ . R0‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬
‫‪V1‬‬
‫ג‪ .‬איזה גודל פיסיקאלי במעגל מתואר על ידי‬
‫‪i‬‬
‫ד‪ .‬תאר כיצד היה משתנה הגרף המייצג את ‪ V2‬אילו האמפרמטר לא היה אידיאלי‪.‬‬
‫? נמק! )‪ 5‬נקודות(‬
‫בתשובתך התייחס לנקודות החיתוך של הגרף עם הצירים ולשיפועו‪ 6) .‬נקודות(‬
‫שאלה מספר ‪3‬‬
‫המעגל שלפניך מורכב ממקור מתח‪ ,‬שני נגדים‪ ,‬שלוש נורות זהות‪ ,‬שני‬
‫מתגים ותיָלים חסרי התנגדות‪ .‬נתוני המעגל מופיעים בתרשים‪.‬‬
‫על כל אחת מהנורות רשום‪. "20W, 10V" :‬‬
‫הנח שהתנגדות כל נורה קבועה‪.‬‬
‫‪r = 4Ω‬‬
‫‪3‬‬
‫א‪ .‬תחילה שני המתגים סגורים )לא מה שרואים בתרשים(‪.‬‬
‫‪R2 = 5Ω‬‬
‫‪ε = 24V‬‬
‫‪R1 = 10Ω‬‬
‫‪ (1‬מה ההתנגדות של כל נורה? )‪ 3‬נקודות(‬
‫‪ (2‬מה ההתנגדות הכוללת של המעגל? )‪ 4‬נקודות(‬
‫‪S2‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪ (3‬מה הזרם העובר דרך המקור? )‪ 5‬נקודות(‬
‫‪ (4‬מהו הזרם החולף דרך המתג הסגור ‪ 6) ? S 2‬נקודות(‬
‫‪L3‬‬
‫‪L2‬‬
‫‪L1‬‬
‫ב‪ .‬פותחים את מתג ‪) S1‬מתג ‪ S 2‬נשאר סגור(‪.‬‬
‫האם תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה עוצמת האור הנפלט מנורה ‪ ? L1‬הסבר‪ 8) .‬נקודות(‬
‫‪2‬‬
‫ג‪ .‬סוגרים את מתג ‪ S1‬ופותחים את מתג ‪. S 2‬‬
‫האם תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה עוצמת האור הכוללת המופקת במעגל‪ ,‬לעומת המצב בו היו‬
‫שני המתגים סגורים? הסבר )‪ 7‬נקודות(‬
‫שאלה מספר ‪4‬‬
‫נתון שדה מגנטי שכיוונו שמאלה כמוראה בתרשים‪.‬‬
‫א‪ .‬חלקיק שמטענו ‪ + e‬ומסתו ‪ m‬נע ימינה במהירות ‪ v‬בתוך השדה‪.‬‬
‫חשב את גודלו וכיוונו של הכוח המגנטי הפועל על החלקיק‪.‬‬
‫)‪ 4‬נקודות(‬
‫‪B‬‬
‫תרשים א'‬
‫ב‪ .‬החלקיק מסעיף א' נכנס לשדה המגנטי בניצב אליו כמוראה בתרשים‬
‫ב' ‪.‬‬
‫‪ (1‬חשב את גודלו וכיוונו של הכוח המגנטי הפועל על החלקיק‪.‬‬
‫)‪ 4‬נקודות(‬
‫‪ (2‬חשב את רדיוס המסלול של החלקיק‪ 4) .‬נקודות(‬
‫‪ (3‬חשב את זמן המחזור של התנועה‪ 4) .‬נקודות(‬
‫‪B‬‬
‫‪v‬‬
‫‪m, +e‬‬
‫תרשים ב'‬
‫ג‪ .‬החלקיק מסעיף א' נכנס לשדה המגנטי בזווית ‪ α‬כמוראה בתרשים‬
‫ג' ‪.‬‬
‫‪ (1‬תאר את מסלול התנועה של החלקיק )‪ 4‬נקודות(‬
‫‪ (2‬חשב את המרחק האופקי שעובר החלקיק במשך זמן מחזור‬
‫אחד‪ 6) .‬נקודות(‬
‫‪B‬‬
‫‪α‬‬
‫‪v‬‬
‫‪m, + e‬‬
‫ד‪ .‬במצב המתואר בסעיף ב' הוסיפו שדה חשמלי כך שהחלקיק נע‬
‫בתנועה קצובה בקו ישר‪ .‬בטא את גודלו ואת כיוונו של השדה החשמלי‪ 7) .‬נקודות(‬
‫תרשים ג'‬
‫שאלה מספר ‪5‬‬
‫נתונה מערכת של סליל קצר המחובר בטור למקור מתח ולמד זרם‪ .‬הסליל מכוון כך שצירו המרכזי‬
‫מקביל לקו צפון‪-‬דרום‪ .‬ראה תרשים א'‪ .‬רדיוסו של הסליל הוא ‪ 20‬ס"מ‪.‬‬
‫מד הזרם מורה ‪. 1Amp‬‬
‫‪i‬‬
‫צ‬
‫צ‬
‫תרשים ב' – מבט על של המצפן‬
‫תרשים א' – מבט מהצד‬
‫‪3‬‬
‫תלמיד מעוניין למדוד את גודלו של הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ באמצעות‬
‫המערכת הנתונה‪ .‬לצורך כך הוא מכניס מצפן לתוך הסליל‪ ,‬על צירו‪.‬‬
‫בכל פעם משנה התלמיד את מספר הליפופים על הסליל ומודד את זווית הסטייה של המצפן‪.‬‬
‫התוצאות שקיבל התלמיד מופיעות בטבלה להלן‪:‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪28.5‬‬
‫‪23.4‬‬
‫‪18‬‬
‫‪12.2‬‬
‫‪6.2‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪ N‬מספר‬
‫הכריכות‬
‫‪ α‬זווית‬
‫הסטייה של‬
‫המצפן‬
‫סמן בתרשים ב' את כיוון סטיית מחט המצפן‪ ,‬בהתאם לכיוון הזרם המשורטט בתרשים א'‬
‫ורשום את הקשר בין ‪ tgα‬לבין מספר הליפופים על הסליל‪ 8) .‬נקודות(‬
‫שרטט גרף של ‪ tgα‬למול מספר הליפופים‪ 5) .‬נקודות(‬
‫חשב את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדה"א‪ 5) .‬נקודות(‬
‫נתון שזווית ההרכנה של השדה המגנטי של כדה"א‪ ,‬במקום בו ביצע התלמיד את הניסוי היא‬
‫‪ . 39.50‬חשב את גודלו של השדה המגנטי של כדה"א במקום זה‪ 5) .‬נקודות(‬
‫במצב בו על הסליל קיימים חמישה ליפופים‪ ,‬התלמיד מוסיף שבעה ליפופים בכיוון ההפוך‪.‬‬
‫מה תהיה זווית הסטייה של המחט – גודל וכיוון? )‪ 5‬נקודות(‬
‫התלמיד נוסע עם משלחת לקוטב הדרומי ומנסה לחזור על הניסוי שוב‪ .‬תאר את התוצאות‬
‫שיקבל הפעם‪ 5) .‬נקודות(‬
‫בהצלחה☺‬
‫‪4‬‬